第3章 第1讲 牛顿第一定律、牛顿第三定律-【创新教程】2025年高考物理总复习大一轮教师用书word（人教版）

考点内容 三年考题分析 核心素养 2023 2022 2021 牛顿运动定律及其应用 全国甲卷，19T 全国乙卷，14T 湖南卷，10T 全国乙卷，15T 全国乙卷，19T 湖南卷，9T 全国甲卷，14T 全国乙卷，21T 1.物理观念：对惯性，超、失重和牛顿运动定律的理解． 2．科学思维 (1)“轻绳”模型与“轻杆模型”． (2)传送带、板块模型以及整体法隔离法解连接体问题 3．科学态度与责任：用牛顿运动定律研究生产、科技、体育中的问题 4．科学探究：探究加速度与力的关系. 超重与失重 江苏卷1T 实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 湖北卷，11T 山东卷，13T 全国甲卷，22T 湖南卷，11T 第1讲　牛顿第一定律、牛顿第三定律 [知识点一]　牛顿第一定律、惯性　 牛顿 第一 定律 内容 一切物体总保持　匀速直线　运动状态或静止状态，除非作用在它上面的　力　迫使它改变这种状态 意义 (1)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫　惯性　定律 (2)指出力不是　维持　物体运动状态的原因，而是　改变　物体运动状态的原因，即是产生　加速度　的原因 惯性 定义 物体具有保持原来　匀速直线　运动状态或　静止　状态的性质 普遍 性 惯性是一切物体都具有的性质，是物体的　固有　属性，与物体的运动情况和受力情况　无关　 量度 　质量　是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小 [知识点二]　牛顿第三定律　 1．作用力和反作用力 两个物体之间的作用总是　相互　的，一个物体A对另一个物体B施加了力，物体B一定也同时对物体A施加了力． 2．牛顿第三定律 (1)内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小　相等　，方向　相反　，作用在同一条直线上． (2)表达式：　F＝－F′　. (3)意义：建立了相互作用物体之间的联系及作用力与　反作用力　的相互依赖关系． 一、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) 1．牛顿第一定律不能用实验验证．(√) 2．在水平面上滑动的木块最终停下来，是因为没有外力维持木块运动．(×) 3．物体运动时受到惯性力的作用．(×) 4．两物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力．(×) 5．人走在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力．(×) 6．作用力与反作用等大，反向，其合力为零．(×) 二、走进教材 1．伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法．图甲、图乙分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法中正确的是(　　) A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是改变物体运动的原因 B．图甲中的实验，可以在实验室中真实呈现 C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 D．图乙通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 解析：C　[图甲的实验为伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合得出力是改变物体运动的原因，故A错误；实验室不存在没有阻力的斜面，图甲中的实验，无法在实验室中真实呈现，故B错误；图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易，故C正确；图乙通过对自由落体运动的研究，通过抽象思维在实验结果上合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动，故D错误．] 2．(人教版必修第一册 P82第3题改编)(多选)下列关于物体惯性的说法中，正确的是(　　) A．汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大 B．汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变 C．被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变 D．要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，对大沙袋用力比对小沙袋用力大，表明质量大的物体惯性大 答案：CD 3．(人教版必修第一册 P82第1题改编)(多选)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是(　　) A．飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标 B．地球自西向东自转，你向上跳起来后，还会落到原地 C．安全带的作用是防止汽车刹车时由于惯性发生危险 D．有的同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力 答案：BC 4．(人教版必修第一册 P65拓展学习改编)(多选)用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作用”．如图甲所示，把两个探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，显示器屏幕上出现的结果如图乙所示．观察分析两个相互作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论，正确的是(　　) A．作用力与反作用力时刻相同 B．作用力与反作用力作用在同一物体上 C．作用力与反作用力大小相等 D．作用力与反作用力方向相反 解析：CD　[由题图乙可知，作用力和反作用力的图线关于t轴对称，说明作用力和反作用力的大小时刻相等，即同时增大，同时减小，变化完全一样，由于图像中的正、负表示方向，所以作用力和反作用力方向相反．作用力与反作用力作用在不同物体上．A、B错误，C、D正确．] 考点一　对牛顿第一定律的理解 1．惯性的两种表现形式 (1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)． (2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变． 2．对牛顿第一定律的三点说明 (1)明确惯性的概念：牛顿第一定律提示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性． (2)揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因． (3)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的．在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的． 1．(2024·天津河西区期末)春秋战国时代，我国杰出学者墨子认为：“力，刑之所以奋也．”“刑”同“形”，即物体；“奋，动也”，即开始运动或运动加快．对墨子这句关于力和运动观点的理解，下列说法不正确的是(　　) A．墨子认为力是改变物体运动状态的原因 B．墨子认为力是使物体产生加速度的原因 C．此观点与亚里士多德关于力和运动的观点基本相同 D．此观点与牛顿关于力和运动的观点基本相同 解析：C　[“力，刑之所以奋也．”也就是说，力是使物体开始运动或运动加快的原因，即力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因，此观点与牛顿关于力和运动的观点基本相同，而亚里士多德认为有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止．故C错误，A、B、D正确．] 2．关于物体的惯性，下列说法中正确的是(　　) A．物体受到的外力大，则惯性小；受到的外力小，则惯性大 B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的火车惯性大 C．乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球惯性小的缘故 D．运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大 解析：C　[惯性是物体固有的属性，惯性和物体的运动状态无关，质量大，其惯性大，惯性的大小与速度和受力情况等无关，故A、B、D错误；乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球质量小，惯性小的缘故，故C正确．] 3．如图所示是正在月球表面行驶的“玉兔”月球车，当它在月球表面行驶时(　　 ) A．受到月球引力 B．没有惯性 C．对月球的压力大于月球对他的支持力 D．不遵循牛顿运动定律 解析：A　[只要是月球附近的物体都要受到月球的引力，故A正确；“玉兔”月球车有质量，则一定有惯性，故B错误；月球车对月球的压力和月球对月球车的支持力是一对相互作用力，无论车处于什么状态，这对力始终等大反向，故C错误；“玉兔”月球车在惯性系内，属于宏观低速运动的物体，遵循牛顿运动定律，故D错误．] 　牛顿第一定律的应用技巧 1．应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯． 2．如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用．因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况． 各个面都光滑的直角三角体A放在光滑的斜面B上时，恰好使一直角边水平，如图所示，将－个小球置于该光滑直角边水平面上，然后将三角体A由静止释放，则小球在碰到斜面之前的运动轨迹是(　　 ) A．平行斜面向下的直线 B．竖直向下的直线 C．无规则曲线 D．垂直斜面的直线 解析：B　[由于直角三角体的水平面是光滑的，A又是放在光滑的斜面上，当A在光滑的斜面B上下滑时，小球由于只在竖直方向受力，故小球在碰到斜面之前的运动轨迹是竖直向下的直线．故B选项正确．] 考点二　牛顿第三定律的理解与应用 1．作用力与反作用力的“六同、三异、二无关” (1)“六同”：①大小相同；②性质相同；③同一直线；④同时产生；⑤同时变化；⑥同时消失． (2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同． (3)“二无关”：①与物体的运动状态无关；②与是否和另外物体相互作用无关． 2．一对平衡力与作用力、反作用力的比较 一对平衡力 作用力与反作用力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 不同点 作用对象 同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 1．(2024·全国高三专题练习)机器人服务人类的场景越来越广泛，如餐厅使用的送餐机器人，某次送餐时送餐机器人保持匀速运动，现将其结构简化为如图乙所示的示意图，机器人的上表面始终保持水平，则下列说法正确的是(　　 ) A．机器人对菜品的支持力和菜品的重力是一对平衡力 B．菜品对机器人的压力就是菜品的重力 C．菜品对机器人的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力 D．机器人对菜品的摩擦力水平向前 解析：A　[以菜品为研究对象可知，机器人对菜品的支持力和菜品的重力是一对平衡力，故A正确；菜品对机器人的压力施力物体是菜品，菜品的重力的施力物体是地球，二者不是同一个力，故B错误；相互作用力是两个物体间的力，而菜品对机器人的压力和地面对机器人的支持力涉及到三个物体，可知菜品对机器人的压力和地面对机器人的支持力不是一对相互作用力，故C错误；送餐时送餐机器人保持匀速运动，机器人对菜品无摩擦力作用，故D错误．] 2．(2024·全国高三练习)以下对课本中的图片描述正确的是(　　 ) A．图甲中是在静止状态下用传感器探究作用力与反作用力的关系，加速状态不行 B．图乙中运动员顶球时，运动员对球的力与球对运动员的力是一对平衡力 C．图丙中电梯加速上升，此时人对体重计的压力就是人的重力 D．图丁中汽车车轮受到地面的摩擦力与地面受到的摩擦力是一对作用力与反作用力 解析：D　[由牛顿第三定律可知，作用力与反作用力总是大小相等、方向相反．图甲中用传感器探究作用力与反作用力的关系，无论是在静止状态下，还是加速状态都是可以的．故A错误；图乙中运动员顶球时，运动员对球的力与球对运动员的力是一对作用力与反作用力．故B错误；图丙中电梯加速上升，此时人对体重计的压力施力物体是人，人的重力施力物体是地球，压力和重力是两个不同的力，不能说人对体重计的压力就是人的重力．故C错误；图丁中汽车车轮受到地面的摩擦力与地面受到的摩擦力是一对作用力与反作用力，D正确．] 3．如图所示，压路机在水平路面上缓慢行驶，路面对压路机的支持力为F1，压路机对路面的压力为F2，关于F1、F2，下列说法正确的是(　　) A．F1大于F2 B．F1小于F2 C．F1与F2是一对平衡力 D．F1与F2是一对作用力与反作用力 解析：D　[压路机在水平路面上缓慢行驶，路面对压路机的支持力和压路机对路面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，故A、B、C错误，D正确．] 1．对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的．不能错误地认为只有物体受力平衡时，牛顿第三定律才成立． 2．作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果往往不同． 3．作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能牵扯第三个物体． (2024·福州模拟)汽车拉着拖车在平直的公路上运动．下列说法正确的是(　　) A．汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 C．匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力 D．拖车加速前进，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力 解析：D　[汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对相互作用力，而一对相互作用力总是大小相等的，故A、C错误；一对相互作用力总是同时产生的，故B错误；拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦力，汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力，故D正确．] 科学思维——科学推理　“转移研究对象法”在受力分析中的应用 应用牛顿第三定律转移研究对象 作用力与反作用力，二者一定等大反向，分别作用在两个物体上．当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力．在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此． [典例]　 (2024·海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．一质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)(　　) A．510 N　　　　　 B．490 N C．890 N D．910 N [审题指导] (1)明确物体间的相互作用 (2)转换研究对象 ①求地面所受压力时，由于地面无其他信息，因此转换到求人受地面的支持力． ②求绳对人的拉力时，人的受力情况复杂，因此转换到求建材所受绳的拉力． (3)根据牛顿第三定律，转换研究对象后所求的力与待求力是“等大”的，因此问题得以巧妙地解出． [解析]　B　[设人对绳子的拉力大小为F，对建筑材料m应用牛顿第二定律得F－mg＝ma.由牛顿第三定律可知，绳子对人向上的拉力F′与人对绳子的拉力F等大反向，设地面对人的支持力为FN，对人应用平衡条件可得：F′＋FN＝Mg，可解得FN＝Mg－mg－ma＝490 N．由牛顿第三定律可知，人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为490 N，B正确．] 1．(2024·保定模拟)(多选)如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则(　　) A．箱子对木板的摩擦力方向向右 B．木板对地面的摩擦力方向向左 C．木板对地面的压力大小为3mg D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg 解析：AC　[以箱子为研究对象，水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以，木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右，选项A正确；以整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，选项C正确，D错误；以整体为研究对象，地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0，选项B错误．] 2．(2024·南昌模拟)(多选)如图所示，物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，下列说法正确的是(　　) A．a对墙壁的摩擦力方向向下 B．b对a的摩擦力方向向上 C．增大水平推力F，a对墙壁的摩擦力变大 D．增大水平推力F，b对a的摩擦力不变 解析：AD　[以b为研究对象，在竖直方向上，b受到的重力与a给它的摩擦力平衡，所以a对b的摩擦力方向向上，大小始终等于mbg，根据牛顿第三定律，b对a的摩擦力方向向下，大小始终等于mbg，选项B错误，D正确．以整体为研究对象，在竖直方向上，墙对a的摩擦力与整体所受的重力平衡，所以，墙对a的摩擦力方向向上，大小始终等于mag＋mbg，根据牛顿第三定律，a对墙的摩擦力方向向下，大小始终等于mag＋mbg，选项A正确，C错误．] 3.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竿，竿上有一质量为m的人可以看成质点，当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时，竿对地面上的人的压力大小为(　　) A．(M＋m)g＋ma　　　　　 B．(M＋m)g－ma C．(M＋m)g D．(M－m)g 解析：B　[对竿上的人分析，根据牛顿第二定律得：mg－f＝ma，解得：f＝mg－ma，则由牛顿第三定律知人对竿的摩擦力为：f′＝f＝mg－ma，对竿分析，根据共点力平衡得：N＝Mg＋f′＝(M＋m)g－ma.由牛顿第三定律得竿对地面上的人的压力大小为(M＋m)g－ma，故B正确，A、C、D错误．] 学科网（北京）股份有限公司 $$